2023-03-08/09の水[关于维度]

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0.写在前面

本文中的猜想均为个人的理解,无法通过实验或推理证明正确性,当个乐子看就好。

1.浅谈维度

时间,真的是第四维度吗?

维度的概念似乎很直观,我们每个人都知道我们生活在一个三维的空间内,对于我们来说,最高的维度只有三维。

但是,真的没有比三维更高的维度了吗?人类经过了大脑的想象以及数学的推导,才得到了我们三维生物对更高维度的概念的较为严禁的认知。

我们逐渐意识到:给“维度”这个概念下定义并推广到一般情形,是极为困难的。

对于一个三维的空间,如果有第四个维度与三维空间垂直,那会是什么?

假设一开始有一个点(零维),把这个点沿着一个方向进行“扫描”,就得到了一条线段(一维);再沿着与之垂直的方向“扫描”,得到一个正方形(二维)......

以此类推,我们可以得到一个三维的立方体和一个四维的超立方体

也就是说,对于一个 n 维的位置,需要用 n 个坐标来准确的描述它。

但这种的猜想是否过于片面,因为我们并没有对维度有一个直观的定义,而这也是一个困难的问题。

1877年,著名数学家康托尔证明出了一个直观的结论:尽管二维,三维,四维的物体不在同一个维度空间内,但它们都由同样数量的点组成。则在某种意义上,高维的立方体与一维的线段是相同的 (具体的证明过程可以去上网找找,为了简短文章,在此不再赘述)。 可以发现,康托尔的结论与我们的结论形成了冲突,那么到底谁才是正确的?

至此,数学家开始了疯狂的研究。

在1912年,卢伊兹·布劳威尔成功证明了不可能在既不将物体分割成许多部分,又不让物体与自身相交的情况下,将一个高维物体放到一个维度较低的物体内,或是用一个低维物体完全填充一个维度较高的物体

这位学家帮助我们对“维度”的概念有了一定的理解,但由于我们是三维的生物,对三维空间过于熟悉,无法直观地理解高维空间的存在

《时间机器》有一句名言:除了我们的意识沿着时间流动以外,时间和三维空间的任一个维度并无区别,再加上爱因斯坦的广义相对论,我得出的结论是:独立的空间与时间是不存在的,只有二者结合的世界才能是现实

所以说,我们不能说时间就是第四维度,它只是某一个第四维度罢了。

第二部分明天再写(

部分内容选自戴维·S.里奇森的论文